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普通小麦是世界上最重要的粮食作物之一，经历了两轮的多倍化和驯化过程。拟斯卑尔脱山羊草作为小麦B亚基因组亲缘关系最近的二倍体野生近缘种，其基因组组成以及对六倍体小麦的贡献已有较为深入的研究。表观遗传修饰对基因表达以及表型的变异具有重要的影响，但其在拟斯卑尔脱山羊草形态建成中的作用以及对六倍体小麦形成的影响尚不清楚。
近日，中国农业科学院作物科学研究所联合中国农业大学在The Crop Journal在线发表了题为“Integrated multi-omics reveals contrasting epigenetic patterns in leaf and root morphogenesis in Aegilops speltoides”的研究论文，作者通过分析拟斯卑尔脱山羊草叶片与根系中表观遗传修饰图谱，以及多倍化过程中表观遗传修饰与转录的协同变化，揭示表观遗传修饰对拟斯卑尔脱山羊草以及六倍体小麦形态建成的重要影响。
该研究利用拟斯卑尔脱山羊草“Y2032”为研究材料，构建了叶片和根系（三叶期）的DNA甲基化、组蛋白修饰、siRNA和转录组图谱。研究发现拟斯卑尔脱山羊草根系中DNA甲基化水平相较于叶片显著降低，而根系与叶片中分化的DNA甲基化水平与24-nt siRNA的差异富集有关。此外，在叶片和根系中检测到大量的基因表达发生分化，这些基因表达的差异与基因上以及启动子区DNA甲基化的差异有显著关联。通过转录调控网络（TRNs）的构建发现根系与叶片中的TRNs由组织特异的转录因子家族所驱动，根系中主要富集WRKY、bZIP、HB-HD-ZIP和MYB家族转录因子，而叶片中C2C2-CO-like、zf-HD、HB-BELL、GARP-G2和B3-ARF家族转录因子更为活跃。在此过程中，DNA甲基化协同组蛋白修饰共同调节组织特异转录因子与其靶基因的结合来塑造根和叶的形态发生（图1）。研究还发现，在小麦多倍化过程中，根系与叶片中的TRNs进一步发生了重塑，并伴随着表观遗传修饰的协同变化（图2）。
作者和基金项目
中国农业大学博士研究生苗凌峰为该文第一作者，中国农业科学院作物科学研究所赵光耀研究员和中国农业大学郭伟龙教授为共同通信作者，中国农业科学院作物科学研究所贾继增研究员和高丽锋副研究员，中国农业大学博士研究生陈哲也参与了相关工作。该研究得到国家重点研发项目（2023YFD1200403）的资助。
参考文献
